Anàlisi observacional i modelització numèrica de les condicions de propagació atmosfèrica dels ecos de radar meteorològic

Abstract

[cat] Les observacions realitzades amb radar meteorològic estan subjectes a diversos factors que condicionen en gran mesura la seva qualitat. La tesi estudia un d'aquests factors, la variabilitat de les condicions de radio propagació (CRP) de 1'energia de microones del radar. Es van considerar tres aspectes diferents de les CRP rellevants per la meteorologia radar: un estudi local de CRP; els efectes de la variabilitat de les CRP sobre les Estimacions Quantitatives de Precipitació amb radar (EQP); i un estudi de viabilitat de predicció operativa de CRP.

L'anàlisi estadística de les CRP fou realitzada considerant cinc anys d'observacions de radiosondatge a Barcelona. Els valors mitjans del gradient vertical de refractivitat (GVR) confirmen el predomini de les condicions estàndard, -40 unitats N/km en el primer quilòmetre de la troposfera. No obstant, la distribució de freqüències del GVR indica una tendència a la superrefracció. A més, es va trobar un marcat cicle estacional amb màxim superrefractiu estival, d'acord amb altres observatoris propers continguts a la base de dades de la US Navy Historical Electromagnetic Propagation Condition Data Base. Aquests resultats són representatius per equips operant en microones a la zona litoral catalana, en particular pels equips de la Xarxa de Radars Meteorològics del Servei Meteorològic de Catalunya.

L'anàlisi de variabilitat de les CRP sobre les EQP radar va centrar-se en els procediments de correcció de bloqueig topogràfic. Concretament es va considerar el sistema de correcció operatiu a la xarxa de radars meteorològics dels EUA (NEXRAD). Aquest sistema fou implementat per simular el bloqueig en diversos blancs propers al radar meteorològic de Vallirana. La variabilitat obtinguda en la correcció fou generalment petita, i en situacions de moderada superrefracció, superava 1 dB en comparació a les correccions obtingudes sota propagació normal. No obstant, en casos de superrefracció intensa s'assolien diferencies superiors que podien ser significatives, especialment si persistien per llargs períodes coincidents amb episodis de precipitació.

La sortida del model de predicció numèrica del temps MASS fou utilitzada per elaborar pronòstics de CRP (VRG i un índex de conducció o ducting) vàlids a la zona de radiosondatge. Posteriorment es van construir diversos pronòstics modificats elaborats a partir de combinacions lineals entre pronòstics i observacions anteriors i la seva tendència. Això va permetre obtenir millores significatives en els pronòstics, especialment pel GVR, tot i que en alguns casos la persistència de les observacions de radiosondatge van produir millors resultats en els índexs de verificació.

La tesi va fer-se amb suport del projecte europeu CARPEDIEM i dins del marc de la Acció Integrada Europea COST 717 dedicada a la Utilització de les Observacions Radar en Models Hidrològics i de Predicció Numèrica.